本发明专利技术公开了一种流化床型超临界水氧化处理装置及方法。所述装置包括：流化床反应器以及在线加剂系统；流化床反应器包括直筒段及位于直筒段上方的扩大段，直筒段与扩大段间通过过渡段联接；在直筒段内壁覆盖有一内衬层，内衬层上设置有微孔。在线加剂系统，包括卸剂罐及加剂罐，卸剂罐分别与流化床反应器底部及流化床反应器液相产物出口相连，加剂罐分别与氧化剂管线及流化床反应器直筒段相连。本发明专利技术通过对流化床反应器以及在线加剂系统的设计，可以有效避免盐类物质在器壁等处的附着沉积，显著延长装置的使用周期。显著延长装置的使用周期。显著延长装置的使用周期。
【技术实现步骤摘要】
一种流化床型超临界水氧化处理装置及方法
[0001]本专利技术属于环保及化工领域，具体涉及一种消除污染废水中有机物及无机盐的处理方法。
技术介绍
[0002]超临界水氧化技术(SCWO)是以超临界水为反应介质，在氧化剂(如氧气、空气或过氧化氢等)存在条件下，经过高温高压下的自由基反应，将有机物氧化分解为CO2、H2O、N2和其他无害化的小分子物质。SCWO处理有机废物的优点包括：有机污染物去除率高(通常大于99％)，且分解彻底；无机盐在超临界水中的溶解度极低，容易分离；氧化反应为均相反应，反应速度快，停留时间一般不超过1min，处理效率高；反应体系完全封闭，无二次污染；反应为放热反应，在含有较低有机物浓度情况下可以实现自热，节约能源。
[0003]然而，这种技术的商业化受到反应器腐蚀和盐沉淀引起的堵塞这两大问题的限制。一方面高浓度含盐废水来源渠道多样，废水中除含有烷烃、芳香烃、脂类等有机物外，通常还含有大量氯化物、硫化物等，这些氯化物及硫化物在处理过程中很容易形成HCL，H2SO4，遇水生成盐酸及硫酸，造成设备严重腐蚀；另一方面，高含盐有机废水在超临界氧化处理过程中由于无机盐溶解度降低，造成盐类析出、结晶，不断沉积在反应器内表面上，增加反应器压降，恶化传热，最终导致反应器堵塞严重影响了SCWO装置运行的可靠性和经济性。多种因素叠加造成目前SCWO装置普遍运行时间短，且多数为间歇运行，这为规模化大批量处理高浓度含盐污水带来了困难，这也为超临界水氧化技术的推广应用带来了不便。
[0004]针对盐类物质在超临界状态下析出造成反应器堵塞及腐蚀的情况，业界开发了不同型式的反应器结构，主要有以下几种：1)逆流釜式反应器，反应器在竖直方向上部是超临界区，下部是亚临界区。在超临界条件下析出的盐依靠重力、惯性等作用沉降到反应器底部的亚临界区重新溶解，然后从反应器底部出口排出。脱盐后的反应流体逆流从反应器顶部出口流出，从而实现在反应器中进行脱盐的目的。但是由于细颗粒盐的低沉降速度，加之反应器内强烈的垂直扰动，可能导致盐在反应器上部超临界区结块；2)离心反应器。进料注入高速离心机中，高速旋转产生超临界压力，然后再被加热到超临界状态，氧化剂被注入后开始反应，通过离心作用分离反应生成的盐或进料中本来含有的盐。这种反应器不利于进料的快速均匀混合和反应，若各组分(水、物料、氧化剂、燃料)未被充分预热或单独预热后混合，浓度分布不均匀，进料很难在旋转的离心反应器中实现均匀混合，抑制了均相反应，造成氧化反应不彻底。
[0005]专利CN108862698A介绍了一种针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统。高浓高盐有机废水在流化床反应器内与空气、催化剂接触发生超临界水氧化反应，物流在超临界流体作用下形成流态化，然后借助高温旋风分离器、回料阀及水力旋流器的组合对反应后的流体进行气固及固液分离。该专利申请采用固体颗粒催化剂，固体颗粒催化剂发挥作用的关键是与反应物料要有充分的接触面积，该专利申请未考虑到无机盐析出沉积在催化剂表面对反应效果的不良影响；此外，在流化床反应器在线运转方面，该流化床
技术类似于悬浮床技术，催化剂及无机盐需要随反应流体一起流出反应器，采取旋风分离器、水力旋流器及多个鼓风机组合的模式，实现催化剂回填至反应器，流程复杂，能耗较高。
[0006]关于防腐蚀方面，刘春明等人发表的文献《超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展》中介绍了一种蒸发壁式反应器，反应器由承压壁和多孔蒸发壁组成，通过向夹层泵入洁净的水在多孔蒸发壁内表面形成一层保护性水膜，冲刷、稀释或溶解超临界条件下析出的盐颗粒，从而避免盐沉积到反应器内壁面上，解决盐沉积引起的工程堵塞问题。同时可以避免腐蚀性物质接触反应器内壁面，降低反应器的腐蚀速率。然而蒸发壁水的引入会降低反应流体的温度，稀释反应流体，对反应温度和反应温度有显著的影响，降低反应器的处理能力，导致系统能量回收效率低；此外洁净水的引入会增大污水处理量，增加装置的处理成本，整个过程能耗相对较高。
技术实现思路
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[0007]目前超临界水氧化技术处理高浓度含盐污水时存在析出的固体盐类造成反应器器壁或者管道堵塞以及废水中杂原子如Cl、S等化合物脱除过程中造成设备腐蚀的问题，以及部分工艺中再生后的催化剂返回反应器内存在流程复杂，能耗高等问题。针对上述问题，本专利技术目的在于提供一种装置及处理工艺，以避免盐类物质在反应器器壁上沉积堵塞，并克服含硫、氯等有机物氧化过程中对反应器器壁的腐蚀问题。同时实现低成本连续运转。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面在于提供一种流化床型超临界水氧化处理装置，包括流化床反应器以及在线加剂系统；其中：
[0009]流化床反应器包括直筒段及位于直筒段上方的扩大段，直筒段与扩大段间通过过渡段联接；在直筒段内壁覆盖有一内衬层，内衬层上设置有微孔；
[0010]在线加剂系统，包括卸剂罐及加剂罐，卸剂罐分别与流化床反应器底部及流化床反应器液相产物出口相连，加剂罐分别与氧化剂管线及流化床反应器直筒段相连。
[0011]进一步地，上述技术方案中，所述内衬层覆盖在直筒段内壁上，内衬层厚度为1.5～2.5mm，内衬层与直筒段内壁的间隙为1.0～1.5mm。所述内衬层可选择任何适宜材料如：陶瓷膜、普通的合金材料、不锈钢材料等中的一种或几种。
[0012]进一步地，上述技术方案中，所述微孔的尺寸范围在10～1000μm，优选50～500μm。
[0013]进一步地，上述技术方案中，所述直筒段高度与扩大段高度比为8:1～10:1。
[0014]进一步地，上述技术方案中，所述过渡段外壁与水平线间的夹角为30～60
°
，过渡段的垂直高度占直筒段总高度的5％～8％。
[0015]进一步地，上述技术方案中，所述直筒段的下部设置有密相反应区，中上部设有稀相反应区，所述密相反应区占直筒段的比例为60％～80％，其余为稀相反应区。
[0016]进一步地，上述技术方案中，密相反应区内装填填料和/或吸附剂，优选大颗粒的高孔容填料和/或吸附剂，稀相反应区装填具有脱氮功能的催化剂。所述填料和/或吸附剂粒径范围1.0～2.0mm，所述脱氮催化剂粒径范围0.8～1.5mm。
[0017]进一步地，上述技术方案中，所述的密相反应区与稀相反应区之间设置气液再分布板，分布板上设置有分布器，分布器具有止逆功能，一方面可以保证稀相区催化剂不会掉落至密相区，另一方面还可以实现气液再分配。
[0018]进一步地，上述技术方案中，扩大段内设置有折流板及伞状导流内件，折流板与扩
大段的内壁平行设置，折流板与扩大段内壁所限制出来的空间为导流段；伞状导流内件非接触式设置在折流板上方。
[0019]进一步地，上述技术方案中，所述折流板为筒状设计，形成内套筒；直筒段、扩大段、内套筒及伞状导流内件的内径分别记为D1、D4、D2及D3，其中D4＝1.5D1～1.6D1，D2＝1.2D1～1.3D1，D3＝1.3D1～1.4D1。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流化床型超临界水氧化处理装置，其特征在于，包括流化床反应器以及在线加剂系统；其中：流化床反应器包括直筒段及位于直筒段上方的扩大段，直筒段与扩大段间通过过渡段联接；在直筒段内壁内部覆盖有一内衬层，内衬层上设置有微孔；在线加剂系统，包括卸剂罐及加剂罐，卸剂罐分别与流化床反应器底部及流化床反应器液相产物出口相连，加剂罐分别与氧化剂管线及流化床反应器直筒段相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内衬层覆盖在直筒段内壁上，内衬层厚度为1.5～2.5mm，内衬层与直筒段内壁的间隙为1.0～1.5mm。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔的尺寸范围在10～1000μm，优选50～500μm。4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述直筒段高度与扩大段高度比为8:1～10:1。5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述过渡段外壁与水平线间的夹角为30～60
°
，过渡段的垂直高度占直筒段总高度的5％～8％。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直筒段的中下部设置有密相反应区，上部设有稀相反应区，所述密相反应区占直筒段的比例为60％～80％，其余为稀相反应区。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中密相反应区内装填填料和/或吸附剂，稀相反应区装填具有脱氮功能的催化剂；所述填料和/或吸附剂粒径范围1.0～2.0mm，所述脱氮催化剂粒径范围0.8～1.5mm。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的密相反应区与稀相反应区之间设置气液再分布板，分布板上设置有分布器，分布器具有止逆功能，一方面可以保证稀相区催化剂不会掉落至密相区，另一方面还可以实现气液再分配。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，扩大段内设置有折流板及伞状导流内件，折流板与扩大段的内壁平行设置，折流板与扩大段内壁所限制出来的空间为导流段；伞状导流内件非接触式设置在折流板上方。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述折流板为筒状设计，形成内套筒；直筒段、扩大段、内套筒及伞状导流内件的内径分别记为D1、D4、D2及D3，其中D4＝1.5D1～1.6D1，D2＝1.2D1～1.3D1，D3＝1.3D1～1.4D1。11.一种采用权利要求1
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10中任一项所述装置进行的流化床型超临界水氧化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)含盐废水经流化床反应器底部进入反应器，气相氧化剂分三路即氧化剂一、氧化剂二和氧化剂三，其中氧化剂一与含盐废水混合经流化床反应器底部进入反应器，氧化剂二经由流化床反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟兆会，刘玲，杨涛，葛海龙，张文芳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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